胡 昂 普 昊 宋 遠 鄔文潔

(1.四川大學建筑與環(huán)境學院, 成都 610065; 2.東京大學生產(chǎn)技術研究所, 東京 163-8001)

0 引 言

藏族歷史文化村鎮(zhèn)依據(jù)當?shù)氐牡赜颦h(huán)境和民族民俗自發(fā)地生長,逐漸衍生出形態(tài)萬千的村鎮(zhèn)聚落形態(tài)模式。藏族歷史文化村鎮(zhèn)建筑形態(tài)特征鮮明顯著,承載著豐富的地域性特色和先人的智慧,是人類和自然和諧共生的產(chǎn)物。

近年來,伴隨著藏族地區(qū)社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,城鎮(zhèn)化建設加快了腳步,現(xiàn)代主義設計思想充斥在傳統(tǒng)藏族建筑的營建方法中,新文化的強勢入侵對藏族文化背景下聚落行為模式和生活方式的改變,導致了傳統(tǒng)的聚落格局被打破,營建特征及民族特色逐漸缺失。處于弱勢的地域文化如果缺乏內(nèi)在的活力,將會湮沒在世界文化趨同的大潮中[1]。少數(shù)民族聚落的傳統(tǒng)特征的流失,往往是從最小的聚落單元——建筑斑塊單體出發(fā),逐漸發(fā)展至更大的區(qū)域,最終導致聚落整體風貌遭到不可逆轉的改變。因此,研究以現(xiàn)有的14個藏族歷史文化村鎮(zhèn)為例,借助GIS、數(shù)理統(tǒng)計等技術手段,以實地調(diào)研和地理信息數(shù)據(jù)為基礎,采用基于分形理論和領域分割理論的量化方法,分別從斑塊單體和整體兩個層面,研究藏族傳統(tǒng)聚落的建筑斑塊特征,對于促進未來藏族村鎮(zhèn)的新型城鎮(zhèn)化建設和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的良性發(fā)展具有積極意義。

1 研究對象

歷史文化名村、名鎮(zhèn)是中華民族精神文明財富的物化積淀,它們的存在反映了人類歷史上各個地域環(huán)境特有的一種經(jīng)濟、文化和社會現(xiàn)象[2]。截至目前,國家住建部和文物局共公布了七批次中國歷史文化村鎮(zhèn)名單,共計799個,并先后評選出了487座歷史文化名村和312座歷史文化名鎮(zhèn)。自2005年四川省莫洛村入選第二批中國歷史文化名村后,諸多藏族村鎮(zhèn)受到重視,參加了申請評選。本研究即是以目前入選中國歷史文化名村、名鎮(zhèn)的14個藏族聚落為對象(表1)。

表1 入選中國歷史文化名村、名鎮(zhèn)的藏族聚落Table 1 Selected Chinese historical and cultural villages, towns of Tibetan settlements

2 研究方法

2.1 分形理論

分形指破碎和不規(guī)則,對空間進行研究的過程中需要通過分形維數(shù)來描述其形態(tài)特征[3]。簡單來講,分形幾何就是通過基礎的數(shù)學邏輯思維和語言抽象表達復雜事物,將復雜概念幾何化,揭露復雜事物隱藏的規(guī)律,探索事物的本質結構。藏族傳統(tǒng)聚落是典型的自組織系統(tǒng)。這樣的傳統(tǒng)聚落的建筑群體布局,在空間結構形態(tài)上具有某種自相似性,而且這種相似性具有分形的特點[4]。因此,運用分形理論及方法研究聚落空間的結構是可行的。

2.1.1建筑斑塊分維數(shù)

聚落空間在二維層面的核心要素為面積與邊界,基于已有城市規(guī)劃設計及建筑學領域的分形研究方法,以分形學為基礎的傳統(tǒng)鄉(xiāng)村聚落空間圖斑繪制及分維值計算方法如下:以30 m為最大長度繪制村落邊界,繪制完成后外移2.5 m所得范圍作為研究對象,除去住居及圍合院落、天井等部分,其余所有空間視作聚落公共空間。將形成的圖底關系用公共空間黑色、非公共空間白色表示[4],以此為依據(jù)繪制了村落空間圖斑,運用“分維值計算公式”計算建筑斑塊分維數(shù):

(1)

式中:D為建筑斑塊分維數(shù);P為斑塊周長;A為斑塊面積?？芍?D值越大,表明斑塊形狀越復雜,D值的理論范圍為1.0～2.0,1.0代表形狀最簡單的正方形斑塊,2.0表示等面積下周邊最復雜的斑塊[5]。

2.1.2建筑斑塊密度指數(shù)

這一概念出自景觀生態(tài)學,斑塊密度指數(shù)PD為:

(2)

式中:N為景觀中斑塊類型的數(shù)量;A為景觀總面積。PD即為單位面積上的斑塊數(shù),它是描述景觀破碎化的重要指標,其值越大,破碎化程度越大[6]。

2.2 領域分割

一個聚落本身存在領域性,同時,聚落內(nèi)部的單體建筑與其他單體建筑間也存在領域性,聚落內(nèi)與領域外也存在著領域性[7]。但其領域性并不能夠通過調(diào)查者觀察發(fā)現(xiàn),可以從較高的視角出發(fā),通過數(shù)理計算分析,捕捉聚落中存在的領域和邊界,并通過社會性視域來圖式化呈現(xiàn)出來。

2.2.1Voronoi基本理論

Thiessen多邊形法是研究空間領域分割的重要方法。該方法由美國氣候學家Thiessen借鑒1907年俄國數(shù)學家Voronoi提出的沃羅諾伊圖(Voronoi Diagram)[8]。它最早被應用于氣象學,可以根據(jù)離散分布的氣象站的降雨量來計算平均降雨量[9]。即將所有相鄰氣象站連成三角形,作這些三角形各邊的垂直平分線,將每個三角形的三條邊的垂直平分線的交點(也就是外接圓的圓心)連接起來得到一個多邊形,此多邊形稱之為Thiessen多邊形。用這個多邊形內(nèi)所包含的唯一氣象站的降雨強度來表示這個多邊形區(qū)域內(nèi)的降雨強度。

Voronoi圖的生成過程如圖1所示。在平面空間中存在N個點,稱S為所有點的合集:S={(xi,yi)∣0≤i≤N}。設S中的任意一點P(xp,yp)都有且僅有一個Thiessen多邊形,反之亦然。基于點P將空間分割成多個Thiessen多邊形,稱點P為生成元。除了空間邊緣的多邊形,每個多邊形與相鄰多邊形邊界重疊面不相交。共用邊界使得多邊形間存在多個結點,每個節(jié)點由多條邊界相交而成,通過調(diào)整邊界使得任何一個節(jié)點M到與之相連的邊界所在的多邊形內(nèi)的點P的距離相等,即所有P點在以M為圓心、d(M點到P點的距離)為半徑的圓上,且該圓上不存在S中除P點以外的其他點[10]。

圖1 Voronoi圖形成過程Fig.1 The formation process of the Voronoi diagram

2.2.2Delaunay三角網(wǎng)理論

Delaunay三角網(wǎng)是1934年由Delaunay根據(jù)Voronoi圖提出的,GIS中的TIN模型即是利用了這一原理[11]。Delaunay三角網(wǎng)中的所有三角形設定為以空間中的點為頂點,三角形的邊不包含頂點,每個三角形與相鄰三角形共用一邊。

Delaunay三角網(wǎng)的生成如圖2所示。對于平面空間中存在的N個點,稱V為所有點的合集:S={(xi,yi)∣0≤i≤N}。連接V中的所有外圍點形成凸多邊形,分別找出離多邊形的邊最近的點使其與邊的端點相連形成三角形,由外向內(nèi)將V中的點與相鄰點相互連接形成若干三角形,并滿足沒有相交邊且邊不過點[12]。

圖2 Delaunay三角網(wǎng)Fig.2 Delaunay Triangulation

2.2.3平均最近鄰指數(shù)

最近鄰指數(shù)通過每個要素與其最近鄰要素之間的平均距離計算。通過點集元素與最鄰近點之間距離的平均值和相同數(shù)目的點集在理想情況(假定隨機分布情況)下的平均距離的比值來判斷實際點擊分布與期望分布的偏離程度。

最近鄰點指數(shù)的公式為:

(3)

理想情況下,以1作為離散分布與隨機分布的界限,但是由于實際情況限制,點集元素空間分布特征的最近鄰點指數(shù)劃分標準會做出相應調(diào)整[14],研究以0.8作為劃分點集的隨機分布和聚集分布的界線。當最近鄰點指數(shù)R小于0.8時,點集為聚類,即為聚集分布;當R大于0.8時,點集分布表現(xiàn)為趨向離散或競爭。另外還要依據(jù)Z分數(shù)和P值來判斷趨勢,數(shù)值越小則表明形成過程越隨機。

2.3 數(shù)據(jù)來源

借助Google Earth分別獲取14個藏族歷史文化村鎮(zhèn)的地理坐標數(shù)據(jù),通過現(xiàn)場調(diào)研勘察和相關文獻對其進行細部修正(經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研的村落有錯高村、昌珠鎮(zhèn)、薩迦鎮(zhèn)、杰德秀鎮(zhèn)、郭麻日村、班前村、電達村、莫洛村)。然后分別利用CAD、ArcGIS對數(shù)據(jù)進行可視化表達。最后通過ArcGIS中的統(tǒng)計工具進行數(shù)據(jù)的整合和運算。

3 聚落斑塊單體特征

3.1 分析路徑——以杰德秀鎮(zhèn)為例

運用基于分維理論的建筑斑塊分維數(shù)和密度指數(shù)來研究聚落斑塊單體特征。

以杰德秀鎮(zhèn)為例,根據(jù)聚落斑塊平面圖和分維圖(圖3),利用GIS軟件將斑塊數(shù)據(jù)導出后可得斑塊面積分布圖和斑塊分維數(shù)指標分布圖。杰德秀鎮(zhèn)共有建筑斑塊約872個,將建筑面積由小到大依次編號,縱軸為建筑面積,橫軸為建筑數(shù),得到面積值域分布圖(圖4a)。

a—聚落斑塊配置; b—聚落斑塊分維。圖3 斑塊圖示Fig.3 Plaques graphical

a—面積分布; b—分維數(shù)指標分布。圖4 杰德秀鎮(zhèn)建筑斑塊面積、分維數(shù)分布Fig.4 Distribution map of building plaques area and fractal dimension in Jiedexiu Town

圖4b為杰德秀鎮(zhèn)建筑分維數(shù)指標的分布圖,結合平面圖3a分析可知,杰德秀鎮(zhèn)的建筑多為簡單的方形建筑和規(guī)整的矩形建筑,但“L”形和“U”形建筑平面也存在一定比例。

3.2 斑塊單體形狀特征

通過上述步驟對14個藏族聚落依次展開研究,得到所有聚落的數(shù)值匯總見表2?？芍?郭麻日村、陳塘鎮(zhèn)的建筑斑塊破碎度較大,幫興村、錯高村、班前村、莫洛村建筑斑塊破碎度最小;陳塘鎮(zhèn)的建筑斑塊緊密度最高,離散度最低;而班前村為離散度最高的聚落。這表明越是緊湊型的聚落,建筑的分布破碎度越高。

括號內(nèi)數(shù)值為分維數(shù)在各個值域間的建筑斑塊的比例。

單體建筑斑塊的分維數(shù),也就是單體建筑的形狀與聚落內(nèi)建筑單體的離散度沒有明顯的關聯(lián),建筑斑塊規(guī)模越大,院落面積越大的聚落,建筑單體平面形狀越豐富,而規(guī)模較小的聚落則建筑單體平面越趨近于正方形,且形式非常單一。

4 聚落斑塊的配置特征

4.1 研究路徑——以郭麻日村為例

以青海省同仁縣年都乎鄉(xiāng)郭麻日村為例(圖5)進行泰森多邊形鄰域圖的繪制。首先,通過Google Earth衛(wèi)星圖(圖5a)以及現(xiàn)場調(diào)研測繪,提取每個建筑的輪廓,繪制得出建筑平面圖。其次,通過ArcGIS軟件進行計算,獲得每個建筑平面的質點(圖5b)。最后,利用浦欣成邊界界定理論界定研究的空間邊界,對提取出的質心進行Thiessen多邊形鄰域分析(圖5c),計算得到泰森多邊形鄰域圖。

a—衛(wèi)星圖; b—建筑斑塊配置; c—泰森多邊形鄰域。圖5 郭麻日村Thiessen多邊形鄰域分析Fig.5 Neighborhood analysis of Thiessen Polygon in Guomari Village

同樣以郭麻日村為例,繪制Delaunay三角網(wǎng)(圖6)。首先,將繪制的建筑平面圖在ArcGIS上進行大地坐標投影,以獲得更準確的地理距離,便于后期建成準確的Delaunay三角網(wǎng)。其次,通過ArcGIS軟件進行計算,獲得每個建筑平面的質點。最后,基于建筑質點通過ArcGIS進行三角網(wǎng)剖分,得到Delaunay三角網(wǎng)圖。

圖6 郭麻日村Delaunay三角網(wǎng)Fig.6 Delaunay triangle network in Guomari Village

Voronoi圖能較好地表現(xiàn)點集要素的最近鄰狀態(tài),Delaunay三角網(wǎng)能直觀反映空間位置關系,兩者存在對偶關系。將Voronoi圖中相鄰多邊形的發(fā)生元連接起來即可形成多個不重疊的三角形,共同組成三角形網(wǎng),即Delaunay三角網(wǎng)。Thiessen多邊形的發(fā)生元即是Delaunay三角形的頂點,而Thiessen多邊形的邊即是Delaunay三角形的相鄰頂點連線的中垂線(圖7)。

圖7 郭麻日村對偶關系Fig.7 The duality of the Guomari Village

通過上述分析后,從GIS圖示中導出郭麻日村平均最近鄰指數(shù)值,如表3所示,郭麻日村Z分數(shù)為-45.23,P值為0.00,則只有1%或更小的可能性會使該聚類模式是隨機過程產(chǎn)生的結果。0.293的最近鄰比率表示建筑的分布形態(tài)呈現(xiàn)為聚集分布。建筑間的平均最近鄰距離值為3.283 m,建筑預期平均距離為11.21 m。參照最近鄰指數(shù)數(shù)據(jù),表明郭麻日村居住單體建筑為聚集分布。

表3 郭麻日村平均最近鄰指數(shù)Table 3 Average nearest neighbor index of Guomari Village

圖8 郭麻日村斑塊最近鄰指數(shù)Fig.8 Sizes of impregnated fiber bundle specimens of Guomari Village

4.2 聚落斑塊分布形態(tài)

通過上述方法依次計算,并匯總出14個藏族歷史文化村鎮(zhèn)的最近鄰比率和聚落斑塊分布形態(tài),見表4。

表4 聚落斑塊分布形態(tài)Table 4 Settlements plaques distribution morphology

從表4的平均最近鄰比率可知,除莫洛村的聚落斑塊為隨機分布外,其余藏族聚落均為聚集分布。

莫洛村建筑斑塊呈隨機分布的主要原因,是由其特殊的地形和防御需求決定的。在日本學者佐藤方彥等對視域范圍的探討中,描述過這樣的規(guī)律:7 m是“相互認識域”內(nèi)的“近接相”范圍(3～7 m)與“遠方向”范圍(7～20 m)的分界點[15]。如表5可知,14個研究對象中,12個聚落的平均最近鄰距離在7～30 m這一相對寬闊、但又具備心理安全的范圍內(nèi)。郭麻日村和莫洛村在這范圍之外,這和它們的歷史背景和原始社會形態(tài)有著密不可分的關聯(lián),兩者都是典型的防御性聚落,但同時又是防御性聚落中不同形態(tài)的防御機制。

表5 聚落斑塊分布的社會性視域范圍Table 5 The social scope of the distribution of settlement plaques

莫洛村建于樹木茂密的山坡之上,為躲避戰(zhàn)爭的侵害,村民上山建屋,修筑烽火碉樓。30 m的距離是能夠清晰識別人的面部特征、發(fā)型和年紀的極限距離,因此,莫洛村的住居的平均最近鄰距離31.995 m意義在于,村民能夠在發(fā)現(xiàn)外敵入侵的跡象后,為進入碉樓和封鎖入口預留時間。藤井明教授在其著作《聚落探訪》中提到,離散式布局是村落防御的手段之一,建筑與建筑之間的間隙可作為監(jiān)測入侵之人的空間,建筑間的間隔一般都會保持在不妨礙視線和聲音傳播的距離之內(nèi)[7],莫洛村的分布模式正是如此。而郭麻日村的防御系統(tǒng)則完全相反,郭麻日村建村之初是軍屯制社會,地處廣袤、相較平坦的環(huán)境中。他們筑圍墻,成屯堡,走在郭麻日村的古堡中,狹窄悠長的街道空間頓時會讓步入其中的人心生戒備,若有外人入侵,不僅會迷失其中,極度局促的空間也讓古堡內(nèi)的人更容易發(fā)現(xiàn)外來者的入侵,并進行有效反擊[16]。原廣司有言:“聚落中看似偶然形成的風格其實都是經(jīng)過周密計算后而設計的結果?！盵17]雖然藏族傳統(tǒng)聚落形成于前工業(yè)社會,并沒有對聚落建筑形態(tài)進行規(guī)劃或設計的方法和概念,但這種“設計”是一種文化潛意識,是融合于民俗風情中潛移默化發(fā)生的。

5 結論分析

根據(jù)上述研究可知,藏族歷史文化村鎮(zhèn)聚落建筑斑塊所呈現(xiàn)的特征如下:在斑塊單體尺度上,藏族聚落建筑斑塊的形狀與聚落內(nèi)住居的離散度沒有明顯的關聯(lián);但藏族歷史文化村鎮(zhèn)的建筑斑塊破碎度在一定程度上反映聚落規(guī)模,即聚落規(guī)模越小,建筑平面越單一,且樣式多為簡單矩形;反之,聚落建筑平面更具多樣化;在斑塊整體層面上,藏族聚落建筑斑塊整體上呈聚集分布,14個聚落的平均最近鄰距離范圍的均值約為16.90 m,多數(shù)聚落在7～30 m這一尺度范圍內(nèi)并在均值上下浮動。綜合兩者來看,平均最近鄰距離越小的聚落其聚集分布結構越緊湊,建筑斑塊密度指數(shù)越高,建筑斑塊破碎度也越高。

前現(xiàn)代藏族村鎮(zhèn)的規(guī)模擴張的影響機制中,除地形限制外,最關鍵的內(nèi)在因素就是宗教文化。如昌珠鎮(zhèn)擁有西藏歷史上第一座佛堂——昌珠寺,是文成公主為了鎮(zhèn)邪而建造的12個靨勝寺之一[18];薩迦鎮(zhèn)的薩迦北寺是藏傳佛教的重要教派之一——薩迦派的發(fā)祥地[19];杰德秀鎮(zhèn)的另一薩迦派名寺——頓布曲果寺[20]和托林鎮(zhèn)的托林寺[21]也均是周邊信仰文化的中心地之一。這些寺院建筑是影響人口數(shù)量的最關鍵因素,而人口則是聚落擴張的原動力。寺院為聚落固定了最初的原住民,并且源源不斷地通過自身的吸引力招聚人群,直至發(fā)展為城鎮(zhèn)。在村落范疇內(nèi),科迦寺、郭麻日寺這些影響力和建造規(guī)模較大的寺院所在的村落聚落規(guī)模更大一些。縱觀研究的全過程可知,藏傳佛教文化的影響力越強、越廣泛的聚落,其規(guī)模越大(斑塊數(shù)越多)。而聚落規(guī)模越大,其對應的民居體量亦越大,且聚落建筑平面更具多樣化。

聚落建筑斑塊的組織秩序受到地形條件、歷史背景、宗教信仰等因素的綜合影響。地形方面,如杰德秀鎮(zhèn)和班前村,在聚落擴張的過程中為了保護耕地,越過河流和山體,呈現(xiàn)多組團分化組織的模式,班前村的組團數(shù)更達8個之多[22]。歷史文化背景方面,如吞達村的藏香制作流程[23]、幫興村的古驛道[24]、郭麻日村的軍屯制度[25]、莫洛村的碉樓文化[26]等等都對斑塊組織方式有影響。宗教信仰方面,原始苯教文化在藏傳佛教文化傳入后,影響力逐漸被取代,聚落內(nèi)原始苯教寺院對聚落結構的影響逐漸退化。14個聚落中只有錯高村的圣湖崇拜直接影響到了斑塊的分布形態(tài)。藏傳佛教寺院或寺院建筑群成為影響聚落內(nèi)建筑組織秩序的主導因素,前面所述的諸多影響因素都統(tǒng)攝于這一主導因素之下,這也是為什么藏族聚落斑塊組織形態(tài)雖然頭緒萬千,但仍高度相似地呈現(xiàn)聚集分布的主要原因。每個聚落雖然影響因素各具差異,但宗教文化因素在每個村落中都顯而易見,是其共性因素。通過可視化的鄰接關系(圖5c)可知,集群一般不存在明顯的物理性中心,聚集方式也略有不同,但整體上呈現(xiàn)大分散、小聚集的聚集分布狀態(tài)。

綜合前后的結論來看,域內(nèi)宗教文化影響越衰落的聚落,最近鄰比率越高,建筑斑塊組織秩序性呈弱化趨勢,其斑塊的隨機性趨勢愈大,斑塊密度指數(shù)和破碎度越低,且斑塊形狀特征更趨于簡單,反之亦然。對比處于相似自然環(huán)境下的宗教氛圍濃厚的聚落,其聚落建筑組織秩序展現(xiàn)出的明顯差別,反映了人文因素是聚落空間格局形成的內(nèi)生動力。

6 結束語

由于歷史文化名村、鎮(zhèn)分布地域廣泛,各村鎮(zhèn)的斑塊特征雖具有表象差異性,但是各聚落的形成機制本質上受到文化的深厚影響,仍然呈現(xiàn)出明顯的趨同性,聚落斑塊的形狀和分布特征緊緊聯(lián)系于藏族社群的共同的宗教信仰和民族文化。換句話說,不同環(huán)境下具有相似結構的聚落是源于居住者基于共同文化背景下所形成的相似的空間概念。

藏族歷史文化村鎮(zhèn)凝聚了藏族同胞千百年的生產(chǎn)和生活記憶,不僅僅是一座座美麗又極具特色的民族聚落,更是其宗教信仰和文化習俗的具象表現(xiàn)。掌握一個民族的聚落營建方式是為新型城鎮(zhèn)化發(fā)展提供策略,避免“千城一面”的問題屢屢發(fā)生的重要途徑。在混沌之中探索聚落斑塊的核心秩序和文化認同的空間概念,在國家大力推行藏族地區(qū)特色村鎮(zhèn)建設與新型城鎮(zhèn)化建設的大背景下,尋找這一核心秩序以平衡保護和發(fā)展的沖突是刻不容緩的。保護地域傳統(tǒng)聚落文化的傳承與延續(xù),就是保護民族文化和精神文明的基礎,這不僅對于藏族傳統(tǒng)村鎮(zhèn)保護更新、藏族地區(qū)特色村鎮(zhèn)與新型城鎮(zhèn)化建設具有指導性的意義,對世界范圍內(nèi)的建筑文化基因庫的形成也意義深遠。